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Gedächtnisbezogene Prozesse
Das Digitale Produktgedächtnis kann zum einen zur Unterstützung bestehender (Geschäfts-) Prozesse herangezogen werden und zum anderen als Grundlage völlig neuer Dienstleistungen dienen. Beide Aspekte sind entscheidend für die Nutzung und damit letztlich für den Erfolg des geplanten Technologieverbundes. Daher wird in einem eigenen Schwerpunkt die Einbindung des Digitalen Produktgedächtnisses in Prozesse verschiedener Szenarien untersucht.
Semantische Modellierung von Gedächtnisinhalten: Um die Einbindung in flexible und explizit modellierte Geschäftsprozesse zu erleichtern und die Analyse und Nutzung der Gedächtnisinhalte zu unterstützen sollen hierbei wohldefinierte Repräsentationsstrukturen Verwendung finden, die eine semantische Interoperabilität ermöglichen.
Semantische Interoperabilität von Digitalen Produktgedächtnissen: Verschiedene digitale Produktgedächtnisse sollen in die Lage versetzt werden, untereinander und mit einer instrumentierten Umwelt Informationen zu kommunizieren.
Situativer Zugriff auf das Digitale Produktgedächtnis: Berechtige Instanzen sollen situationsabhängig relevante Gedächtniseinträge abrufen und erstellen können.
Behandlung von Prozessübergängen: Übergänge zwischen Prozessen bedingen mitunter signifikante Kontextwechsel für ein Produkt (etwa einen Wechsel der Interaktionspartner Transport -> Handel). Dementsprechend sollen im Zuge des Vorhabens Mechanismen zur Behandlung dieser kritischen Phasen untersucht werden.
Beispielhafte Realisierung gedächtnisbezogener Prozesse: Typische Prozesse der Domänen des Vorhabens (u.a. Produktion, Handel, Logistik) sollen realisiert werden.
Automatisierter Aufbau digitaler Produktgedächtnisse
Der Wert eines digitalen Produktgedächtnisses hängt stark davon ab, welche Informationen über ein Produkt im Laufe seines Lebenszyklus gesammelt werden können. Wesentlich ist dabei, dass dieses Gedächtnis ein Produkt durch die verschiedenen Abschnitte begleiten kann – was spezifische Anforderungen an die Realisierung einer derartigen Struktur stellt.
Initialisierung des Digitalen Produktgedächtnisses in der Produktion Zu untersuchen ist, wann ein Produktgedächtnis erzeugt werden muss und wie es automatisch mit Informationen aus dem individuellen Produktionsprozess gefüllt sowie mit den Produktgedächtnissen seiner Subkomponenten verknüpft werden kann.
Wechselwirkung zwischen Digitalem Produktgedächtnis und modularer Produktion: Die Gedächtnisse zu verarbeitender Produkte sind eine Ressource, die zur Optimierung eines modularen Produktionsprozesses eingesetzt werden kann.
Erweiterung des Digitalen Produktgedächtnisses in der Logistik: Zu untersuchen ist, wie eine lückenlose Aufzeichnung des Transportvorgangs im Digitalen Produktgedächtnis über verschiedene Transportstationen hinweg erreicht werden kann.
Informationsverteilung und -aggregation: Die Aggregation von Informationen aus verschiedenen Produktgedächtnissen zu ganzheitlichen, konsolidierten Informationen eröffnet weitere Anwendungsfelder, die beispielsweise den schnellen Zugriff auf den Gesamtstatus (Unversehrtheit, Authentizität etc.) mehrerer Einzelteile ermöglichen.
Handhabungsstrategien für Robotersysteme: Es soll untersucht werden, wie Roboter durch ihre eigene Wahrnehmung zum Aufbau digitaler Produktgedächtnisse beitragen können und wie deren Inhalt Roboter bei der Manipulation von Produkten unterstützen kann.
Flexible Manipulation von Produkten durch Roboter: Zum Erreichen der größtmöglichen Interaktion mit dem Produktgedächtnis soll ein mobiles Zwei-Arm-Robotersystem untersucht werden, das Produkte auf eine dem Menschen ähnliche Art manipulieren kann.
Ausstattung von Realwelt-Objekten mit digitalen Gedächtnissen und sensorischer Wahrnehmung
Das Konzept „Digitales Produktgedächtnis“ erlaubt es, Objekte des Alltags nicht nur identifizierbar zu machen, sondern sie darüber hinaus mit einer Art eigenen Wahrnehmung auf Basis stark miniaturisierter Sensoren auszustatten und schließlich durch Aufzeichnung der Wahrnehmungen auch mit einem Gedächtnis zu versehen. Im geplanten Technologieverbund soll also eine – im Idealfall permanente – Verbindung zwischen einem physikalisch vorliegenden Gegenstand, seinem virtuellen Modell sowie der ihm zugeordneten Beobachtungen geschaffen werden.
Intelligente Produkte mit sensorischer Wahrnehmung: Im Technologieverbund sollen Strategien zur Verknüpfung von Produkten und internen und externen Sensoren untersucht werden.
Interpretation von Sensordaten: Die mit einem Produkt verknüpften Sensoren liefern im Allgemeinen lediglich Basisdaten (z.B. einen Temperaturwert), die ohne weitere Auswertung für komplexe Prozesse – wie etwa eine Qualitätsprüfung – nicht unmittelbar ausreichen. Der geplante Technologieverbund wird daher eine Architektur schaffen, die es erlaubt verschiedenste Techniken zur Interpretation von Sensordaten einzusetzen (z.B. maschinelles Lernen).
Physische Verortung von Produktgedächtnissen: Das Gedächtnis eines Produkts kann am Produkt (On-Board) genauso wie in Komponenten der Infrastruktur (Off-Board) zentralistisch oder verteilt gehalten werden. Jeder dieser Ansätze hat spezifische Vor- und Nachteile. Eine zentrale Fragestellung wird daher sein, wie verschiedene Ansätze miteinander kombiniert werden können, um einen zuverlässigen und effizienten Zugriff auf digitale Produktgedächtnisse in einer Vielzahl unterschiedlicher Szenarien gewährleisten zu können.
Unterstützung des Benutzers bei der Interaktion mit digitalen Produktgedächtnissen
Ein digitales Produktgedächtnis kann direkt die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine unterstützen. Hierbei hängt sein Wert für den Benutzer von verschiedenen Faktoren ab. Da ein derartiges Gedächtnis sein assoziiertes Produkt durch verschiedenste Prozesse begleitet, angefangen von der Herstellung über den Gebrauch bis zur Entsorgung, muss es für wechselnde Benutzer in allen diesen Prozessen abrufbar sein. Dies führt zu der Notwendigkeit einer Benutzerschnittstelle, die in verschiedensten Umgebungen einsetzbar ist.
Mobile Schnittstelle zum Digitalen Produktgedächtnis: Der geplante Technologieverbund sieht die Entwicklung einer mobilen Interaktionseinheit vor, die den Anwendern einen Zugang zu dem Digitalen Produktgedächtnis entsprechend ihrer jeweiligen Berechtigung ermöglicht.
Situativ-multimodale Interaktion: Im Umgang mit einem Produkt treten mitunter Situationen auf, in denen eine herkömmliche Point & Click Benutzerschnittstelle ungeeignet ist (z.B. wenn der Benutzer gleichzeitig Produkt und Werkzeug hält). Der geplante Technologieverbund wird daher Ansätze erforschen, welche die Störung des Benutzers durch die Interaktion mit dem Produktgedächtnis während seiner gewohnten Arbeitsvorgänge minimieren. Hier sollen verschiedene Modalitäten für eine objektzentrische Interaktion mit dem Gedächtnis untersucht werden (z.B. Sprache, Gestik).
Proaktive Benutzerassistenz: Ein weiteres Ziel ist, mit Hilfe von in Produkten eingebetteter Sensortechnik und Warnregeln zu erkennen, welche Unterstützung der Benutzer des Produkts benötigt oder welche Warnsignale relevant sind, um darauf aufbauend entsprechende Zugriffe auf das Gedächtnis des Produkts automatisiert auszulösen.
Empirische Benutzerstudien: Die Tätigkeiten im Bereich der Interaktion zwischen Benutzer und Produktgedächtnis werden begleitet durch empirische Benutzerstudien im gewerblichen und privaten Umfeld. Durch die Entwicklung von interoperablen Systemkomponenten, die es ermöglichen, die erarbeiteten Lösungskonzepte in ersten Tests zu verifizieren und Rückmeldungen aus dem praktischen Einsatz zu gewinnen, sollen frühzeitig die Bedürfnisse der unterschiedlichen Nutzerinnen und Nutzer berücksichtigt werden.
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